钠离子电池产业化进展

随着电动汽车普及和大规模储能应用,锂离子电池将面临资源短缺的问题。钠离子电池作为一种新型二次化学电源,具有资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、安全性高、高低温性能优异、高倍率充放电性能良好、维护费用低等优势,在大规模电化学储能和低速电动车领域有望与锂离子电池形成互补。目前国内外已开始对钠离子电池进行产业化相关布局,钠离子电池已经具备了大规模产业化的市场条件和技术条件。

在AAO衬底上制备纳米Si阵列研究

用等离子体增强化学气相沉积在多孔氧化铝(AAO)上制备出具有纳米Si阵列分布的薄膜,用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察了不同生长条件下的样品形貌和结构,用X射线衍射谱仪分析了样品的结晶状况．样品呈现出良好的场电子发射稳定性,开启电场为7 V/μm．

镍硅化物诱导横向晶化制备高性能多晶硅薄膜晶体管

提出一种新的采用镍硅化物作为种子诱导横向晶化制备低温多晶硅薄膜晶体管的方法。分别采用微区Raman、原子力显微镜和俄歇电子能谱对制备的多晶硅薄膜进行结构和性能表征,并以此多晶硅薄膜为有源层制备了薄膜晶体管,测试其I-V转移特性。测试结果显示,制备的多晶硅薄膜具有较低的金属污染和较大的晶粒尺寸,且制备的多晶硅薄膜晶体管具有良好的电学特性,可以有效地减小漏电流,同时可提高场效应载流子迁移率。这主要是由于多晶硅沟道区中镍含量的有效降低使得俘获态密度减少。

The effect of Mn-doped ZnSe passivation layer on the performance of CdS/CdSe quantum dot-sensitized solar cells

ZnSe as a surface passivation layer in quantum dot-sensitized solar cells plays an important role in preventing charge recombination and thus improves the power conversion efficiency(PCE).However, as a wide bandgap semiconductor, ZnSe cannot efficiently absorb and convert long-wavelength light.Doping transition metal ions into ZnSe semiconductors is an effective way to adjust the band gap, such as manganese ions.In this paper, it is found by the method of density functional theory calculation that the valence band of ZnSe moves upward with manganese ions doping, which leads to acceleration of charge separation, wider light absorption range, and enhancing light harvesting.Finally, by using ZnSe doped with manganese ions as the passivation layer, the TiO2/CdS/CdSe co-sensitized solar cell has a PCE of 6.12%, and the PCE of the solar cell increases by 9% compared with the undoped one(5.62%).

从电负性角度选择Cu^(2+)插层:提高水系锌离子电池δ-MnO_(2)正极材料的循环稳定性和倍率性能

离子插层已成为提高δ-MnO_(2)作为水系锌离子电池正极材料的循环稳定性和倍率性能的有效策略,但在实践中离子的选择似乎相当随意.本工作选择Cu^(2+)插层δ-MnO_(2),因为Cu^(2+)和Zn^(2+)具有相似的直径,但Cu^(2+)的电负性(1.359)略高于Zn^(2+)(1.347).因此,Cu^(2+)与MnO_(2)晶格具有更强的相互作用,并且在Zn^(2+)和H+的嵌入/脱出循环期间可保持稳定.Cu掺杂的δ-MnO_(2)(CMO)生成了Cu–O键,其电化学性能得到了较大的改善.在2 A g^(-1)的高电流密度下循环600次后,CMO表现出出色的循环稳定性和100%的容量保持率,而原始δ-MnO_(2)的容量保持率仅为23%.当电流密度从0.2增加到2.0 A g^(-1)时,CMO还表现出优异的倍率性能,容量保持率为72%,远高于原始δ-MnO_(2)(32%).由于Cu^(2+)比Zn^(2+)具有更大的电负性,因此Cu–O键作为稳定的“结构之柱”提高了CMO的循环稳定性.Cu^(2+)掺杂还提高了CMO的电子电导率和离子电导率,降低了H+和Zn^(2+)在电极/电解质界面的电荷转移电阻,从而提高了其倍率性能.这项工作为使用插层策略提高电池电化学性能提供了新的见解.

室温克级构筑Cu@CuO及其在法拉第葡萄糖电氧化过程中的动力学提升机制

在临床应用中,一次性条形血糖传感器可以日常监测和维持糖尿病患者的血糖水平,以预防和避免危及生命的并发症.本文采用室温可控原位氧化商业铜的工艺制备了Cu@CuO材料.将具有电催化性能的Cu@CuO丝网印刷到一次性银碳工作电极上,制备了条形无酶葡萄糖传感器.该传感器对葡萄糖的电催化氧化表现出优异的性能:高灵敏度(0.03μA mmol^(-1)L cm^(-2))、低检测限(1.3μmol L^(-1))、宽线性范围(0.0013-2.5 mmol L^(-1))、良好的选择性、重复性(20个电极的相对标准偏差为4.28%),以及在室温下超过3周的稳定性.计算结果表明,铜组分提高了Cu@CuO的导电性和对葡萄糖的吸附能力,从而改善了其在葡萄糖法拉第催化过程中的动力学性能.更重要的是,Cu@CuO的批量制备及其在临床型电极中的应用为其在无酶血糖传感方面的应用提供了一个参考方案.

硫空位修饰的CoNi2S4纳米片用于电化学性能增强的非对称超级电容器

如何安全、高效、简便地制备出具有优异电化学性能的超级电容器电极材料是当前人们十分关注的问题.这些特性通常与电极中的空位和杂质有关.为了研究空位对超级电容器阴极材料性能的影响,我们采用一步水热法制备了具有硫空位的CoNi2S4(r-CoNi2S4)纳米片结构电极材料.利用拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)等手段对硫空位的形成进行了表征.作为超级电容器的电极,r-CoNi2S4纳米片在电流密度为1 A g-1时具有1918.9 F g-1的高容量、优异的倍率性能(在电流密度为20 A g-1时,相对于1 A g-1的保持率为87.9%)和超常的循环稳定性.与原始的CoNi2S4纳米片电极(1 A g-1时容量为1226 F g-1)相比,r-CoNi2S4电极的性能显著提高.基于r-CoNi2S4正极和活性炭负极的不对称超级电容器具有较高的能量密度.通过点亮三种不同颜色的发光二极管(LED)灯,成功证明了该器件在实际应用中的可行性和巨大潜力.

长余辉荧光结构层增强CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池（英文）

光吸收在提高量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的功率转换效率(PCE)方面起着至关重要的作用.本研究采用简单的刮涂法将多功能长余辉荧光层(LPP)引入到CdS/CdSe QDSSCs中.LPP层不仅可以增强光的捕获,还可以加速CdS/CdSe QDSSCs的电荷转移.因此,LPP层的引入有效地提高了CdS/CdSe QDSSCs的短路电流密度和相应的PCE.当采用橄榄绿荧光层时,PCE高达5.07%,与常规CdS/CdSe QDSSCs(4.08%)的功率转换效率相比,PCE提高了24%.此外,经过一分钟的太阳光照射(AM 1.5G,100 mW cm^-2),由于LPPs的储能特性,太阳能电池可在黑暗中继续工作.本研究不仅为QDSSCs提供了提高PCE的有效方法,而且为全天候QDSSCs的制备提供了可能.

电化学离子交换法辅助制备可用作高性能超级电容器电极的Co_3O_4/NiCo_2O_4纳米复合材料（英文）

离子交换技术被广泛用于调节过渡金属氧化物的成分,采用该技术制备的超级电容器电极材料,在保持其形貌的同时能增加其比容量.本文报道了一种新颖的电化学方法辅助制备复合Co_3O_4/NiCo_2O_4纳米材料.通过电化学离子交换,可以将Ni^(2+)快速引入并部分替换Co_3O_4纳米材料中的Co^(2+),从而得到Co_3O_4和NiCo_2O_4的复合纳米材料.将其用作超级电容器正极材料,在5 mA cm^(-2)的电流密度下,其面电容达到了3.2 F cm^(-2),并展现出了良好的倍率性能及优异的循环稳定性.此外,两个串联的非对称器件(Co_3O_4/NiCo_2O_4//碳布)在充电3 min后可以将10个并联的绿色LED点亮大约6 min,展现出良好的实用性.